Funkamateur 02/84

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Funkamateure entwickeln Amateurcomputer "AC1" (3)

Dipl.-Ing. F. HEYDER - Y21SO

Die Bildschirmsteuerung

Zur Anzeige alphanumerischer Informationen benötigt der Mikrorechner ein Ausgabegerät. Dafür werden z.B. Drucker, Schreibwerke, Fernschreiber, spezielle Displays (LED- oder LCD-Zeilen) und Bildschirme eingesetzt. Die meisten Informationen des Mikrorechners haben momentanen Charakter, so daß sich der Bildschirm als Hauptanzeigeeinheit durchgesetzt hat. Nur die Informationen, die für einen längeren Zeitraum benötigt werden, gibt man z.B. auf Papier gedruckt aus. Der Bildschirm ist ein schnelles Ausgabegerät, er macht keinen Lärm und benötigt kein Papier.
Normale Fernsehgeräte lassen sich auch als Bildschirmdisplay einsetzen. Das ist auch für den Amateurcomputer "AC1" so vorgesehen, da eine solche Bildschirmausgabe vom Aufwand her die günstigste Lösung ist. Für eine Papierausgabe ist später die Anschlußerweiterung für einen Fernschreiber vorgesehen. Man muß dann nur noch das entsprechende Programm ergänzen, denn die Linienstrom-Schnittstelle ist ja bereits vorhanden, weil der "AC1" und andere Amateurcomputer für den Einsatz als RTTY-Display vorgesehen sind.
Die meisten Bildschirmsteuerungen funktionieren ähnlich wie das normale Fernsehen. Teilweise wird auch der Mikroprozessor in die Erzeugung des Videosignals mit einbezogen. Damit kann man zwar einige Schaltkreise einsparen, aber dafür ist der Anzeigeumfang solcher Lösungen abhängig von der Taktfrequenz des Mikroprozessors, außerdem ergeben sich Einschränkungen in der Programmierung. Durch die Verkettung von Hardware und Software ist ein solcher Aufbau nur mit spezieller Meßtechnik zu überprüfen und in Gang zu setzen.
Im Interesse einer möglichst großen Nachbausicherheit wurde die Bildschirmsteuerung für den Amateurcomputer "AC1" als separate Hardware entworfen, die als eigenständige Baueinheit fungiert. Die Anzeigekapazität beträgt 16 Zeilen mit je 64 Zeichen, sie ist auf 32 Zeilen erweiterbar. Der darstellbare Zeichenumfang ist in einem Speicher, dem sogenannten Zeichengenerator, abgelegt. Die Grundvariante umfaßt 64 alphanumerische Zeichen. Solche Lösungen begrenzen zwar den Zeichenvorrat auf einen definierten Bereich, kommen dafür aber mit weitaus weniger Bildwiederholspeicherkapazität aus. Sie belasten den Mikrorechner auch in der Bedienung weniger als ein vollgraphisches Display.
Der Zeichenvorrat des Bildschirmteils des "AC1" umfaßt alle Ziffern, Buchstaben (Großschreibung) und Zeichen, die vorzugsweise benötigt werden. Das reicht für viele Anwendungen aus. Eine Erweiterung durch zusätzliche oder umfangreichere Zeichengeneratoren ist möglich. Eine Vollgraphikausgabe, wie sie z.B. für SSTV-Betrieb erforderlich ist, kann dann später ebenfalls als Erweiterung an den Bus angeschlossen werden, wenn entsprechende Speicherschaltkreise greifbar sind. Die Bildschirmsteuerung des "AC1" erzeugt ein vereinfachtes Videosignal, bestehend aus Zeilen- und Bildimpulsen sowie einer Hell/Dunkel-Information. Es werden Bilder mit 320 Zeilen bei einer Bildwiederholfrequenz von etwa 50 Hz geschrieben. Der Videoausgang dieser Bildschirmsteuerung ist direkt an einen Videomonitor anschließbar. Mit einer einfachen Modulator-HF-Schaltung kann jedes Fernsehgerät als Bildmonitor arbeiten.
Alle Zeichen werden in einem Punktraster 6 x 9 dargestellt, wobei eine Zeile und eine Spalte als Zwischenraum dienen. Damit ergibt sich für das einzelne Zeichen ein Punktraster von 5 x 7 Punkten. Im Bild 6 ist als Beispiel der Buchstabe A dargestellt. Die Realisierung des gesamten Zeichenvorrats kann der Beschreibung des verwendeten Zeichengenerators U 402 D in [5] entnommen werden. Die Kodierung des Zeichenvorrats ist bei entsprechender Softwaregestaltung kompatibel zum ISO-7-Bit-Kode bzw. zum ASCII-Kode. Das Blockschaltbild und die Stromlaufpläne der Bildschirmsteuerung sind aus den Bildern 5 sowie 7 und 8 ersichtlich.
Einfach gesagt, stellt diese Baugruppe einen RAM-Speicher dar, der von der ZVE beschrieben und gelesen werden kann. Er wird durch die Bildschirmsteuerung ausgelesen und zeilenweise an das Fernsehgerät ausgegeben. Das heißt also, der Zeichenkode wird einmal von der ZVE an die entsprechende Stelle dieses Speichers, Bildwiederholspeicher genannt, geschrieben. Und das Zeichen erscheint dann ständig an der entsprechenden Stelle des Bildschirms so lange, bis von der ZVE ein anderer Zeichenkode an dieser Stelle eingelesen wird. Um auf diesen Speicher sowohl von der ZVE aus als auch von der Bildschirmsteuerung aus zugreifen zu können, müssen dessen Adresseneingänge mit einem Umschalter versehen sein. Im Normalfall sind die Adresseneingänge an die Zähler der Bildschirmsteuerung angeschlossen, sie werden nur dann, wenn ein Speicherzugriff der ZVE erfolgt, auf den Adreßbus gelegt. Diese Umschaltfunktion wird hier mit dem Schaltkreis D 151 D (D21 bis D25) realisiert. Im Moment des ZVE-Zugriffs wird der Strahl der Fernsehbildröhre dunkelgetastet, um Bildstörungen zu unterdrücken. Denn jeder Speicherzugriff der ZVE stört den Funktionsablauf der Bildschirmsteuerung, wenn er nicht gerade in einer Dunkeltastlücke erfolgt. Die hier gewählte Art der Dunkeltastung reicht aus, sie stellt einen Kompromiß zwischen Schaltkreisaufwand und Wirkung dar. Entsprechend dem Zählerstand der Bildschirmsteuerung werden dem Bildsignal noch Zeilen- und Bildsynchronimpulse zugegeben, so daß ein BAS-Signal entsteht.
Aufgrund der Negation der ZVE-Adres­sen durch die Schaltkreise D 104 D (siehe Bild 4) ist zu beachten, daß die höchste Adresse des Bildwiederholspeichers der Position des ersten Zeichens in der ersten Zeile des Bildes entspricht. Bei einem fortlaufenden Beschreiben des Bildschirms von oben nach unten muß der Bildwiederholspeicher dann also in abfallender Reihenfolge der Adressen beschrieben werden.
Und nun etwas ausführlicher zur Realisierung der Steuerung. Um im Fangbereich des Fernsehgeräts zu bleiben, müssen die Zeilen- und die Bildfrequenz der Fernsehnorm annähernd eingehalten werden. Für das Schreiben einer Zeile stehen damit etwa 64µs, abzüglich 18% für den Zeilenrücklauf, zur Verfügung. Das gesamte Bild muß dann mit etwa 312 Zeilen geschrieben werden.

weiter mit Teil 4